CN105036536A - 一种切割玻璃材料的刀轮 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种切割玻璃材料的刀轮，包括两侧的盘面5、6及中心孔8，两侧的盘面的外圆向外延伸并且相交形成圆周刃口3，所述的圆周刃口3上分布有凹槽4，所述凹槽4的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，所述凹槽4的凹底7为弧形结构，所述中心孔8为梯形结构；凹槽4对玻璃的横向破坏小，同时保持了对玻璃的较强渗透力，切割后的玻璃抗压强度值大，不易起粉，不容易卡屑；刀轮中心孔为梯形结构，直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，在不影响刀轮内孔强度的前提下，可以有效降低刀轮内孔与刀轴之间的卡屑问题。
Description
技术领域
本发明涉及刀具加工技术领域，具体涉及一种用于切割玻璃材料的刀轮。
背景技术
随着科技和社会的进步，现代玻璃产品趋向多样化发展，多样化的需求也促使玻璃切割技术迅速发展。刀轮是用于切割脆性材料(如玻璃)的超精密金刚石工具，在其表面切出超精密槽缝，进而逐步引起连续的较深的垂直断裂以达到玻璃断裂的目的。针对玻璃的种类、结构和切割精度要求，所需刀轮的性能参数也相应不同。
现有技术中刀轮齿形主要有V型齿、U型齿两种，分别针对不同性能和要求的玻璃设计刀轮。虽然根据玻璃的不同种类和不同的切割需求，带有不同齿型的刀轮能够有效防滑并控制裂痕深度以提升切割质量。但是在切入深度相同时，U型齿的接触面积比V型齿的接触面积小，在相同压力下，U型齿的渗透能力比V型齿强；由于U型齿的凹槽角度(沟槽卷曲面与刀轮两锥面的相交线与外圆刃口的夹角)大于V型齿，所以切割时，对于玻璃的横向破坏要大于V型齿，所以切割后玻璃的抗压强度值要小于V型齿，并且其切割时也容易起粉。而V型齿相对较浅，虽然不容易起粉，对玻璃切割线的破坏相对减小，但其渗透能力也相应较低，同时由于V型齿的底部为折角，极易卡屑。因此是否选用U型齿或者V型齿结构以及U型齿或者V型齿具体齿深和个数的选择，也都是根据实际切割中玻璃的性质和切割精度要求而定的。
现有技术中的刀轮中心孔都是圆形通孔，同时现有技术中的刀轮中心孔与刀轴的接触面积较大，在切割过程中玻璃屑容易随着刀轮的转动进入到中心孔与刀轴之间，造成卡屑，进而影响切割的质量。为了能够满足各种不同实际情况下不同性质的玻璃的精确切割，并且保证切割质量，需要停止作业并进行清理或者更换不同的刀轮，同时在切割过程中，中心孔与刀轴之间的玻璃屑过多会阻碍刀轮与刀轴的相对转动，进而影响切割质量和精度，给实际使用带来不便。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明实施例中提供了一种切割玻璃材料的刀轮。
本发明提供的一种切割玻璃材料的刀轮，包括两侧的盘面5、6及中心孔8，两侧的盘面的外圆向外延伸并且相交形成圆周刃口3，所述的圆周刃口3上分布有凹槽4，所述凹槽4的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，所述凹槽4的凹底7为弧形结构，所述中心孔8为梯形结构。
优选的，上述的刀轮，其中，所述凹槽4槽深为1～5μm，数量为3～600个。
优选的，上述的刀轮，其中，所述凹槽4的凹底7的弧形的半径R为0.2～0.5μm。
优选的，上述的刀轮，其中，所述中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构。
优选的，上述的刀轮，其中，所述直角梯形结构宽度h为0.1～0.15mm，直角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm。
优选的，上述的刀轮，其中，所述中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为斜角梯形结构。
优选的，上述的刀轮，其中所述的斜角梯形结构宽度为h为0.1～0.15mm，斜角梯形结构角度θ2为45～50°，斜角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm。
优选的，上述的刀轮，其中，所述两侧的盘面5、6的外圆向外延伸并且相交，相交的夹角θ1为刃口角度，所述刃口角度θ1为100～160°。
优选的，上述的刀轮，其中，所述两侧的盘面5、6的外圆向外延伸并且相交，相交线与凹槽4卷曲面的夹角为凹槽角度θ，所述凹槽角度θ为125～135°。
优选的，上述的刀轮，其中，所述刀轮的厚度T为0.65～1.0mm，所述刀轮的外径D为2.0～4.0mm。
相对于现有技术，本发明具有以下技术效果：
1、圆周刃口3上分布凹槽4，其中凹槽4的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，凹槽4的凹底7为弧形结构，并且凹壁与凹底相切；由于凹槽的凹槽角度小，切入玻璃时接触面积大，对玻璃的破坏作用小，不容易起粉，切割后的玻璃抗压强度值大；相对于V型齿，由于凹槽的凹底是圆弧过渡，不容易卡屑，所以排屑效果好，同时保持了对玻璃的较强渗透力，给实际应用带来显著效果。
2、现有技术中的刀轮中心孔都是圆形通孔，而本发明刀轮中心孔为梯形结构，并且中心孔的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构或者斜角梯形结构；梯形结构可以直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，能够有效降低刀轮内孔与刀轮与刀轴之间的卡屑问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的立体示意图；
图2为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的右视图示意图放大图；
图3为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的圆周刃口凹槽的间断式刃口的局部放大图；
图4为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构的示意图放大图；
图5为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的沿中心孔轴线的切面为斜角梯形结构的示意图放大图；
图6为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的圆周刃口凹槽的间断式刃口的刃口示意图；
图7为本发明一种切割玻璃材料的单刃口刀轮的圆周刃口凹槽的间断式刃口的刃口示意图放大图；
图8为本发明一种切割玻璃材料的双刃口刀轮的沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构的示意图放大图。
图中：1、刀轮锥面1；2、刀轮锥面2；3、刀轮刃口；4、凹槽；5、刀轮盘面；6、刀轮盘面；7、凹底；8、中心孔；9、刀轮锥面3；10、刀轮锥面4；A1、与A2对称的直臂；A2、与A1对称的直臂；B、弧形结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～7所示的本发明的一种切割玻璃材料的刀轮，在切割过程中不易起粉，不易卡屑，尤其适用于切割质量要求高的玻璃，包括两侧的盘面5、6及中心孔8，两侧盘面外圆分别向外延伸为刀轮锥面1和刀轮锥面2，其中刀轮锥面1和刀轮锥面2是对称的。
刀轮锥面1和刀轮锥面2必须是对称的，因为在刀轮切割玻璃的过程中，圆周刃口3做旋转运动，如果刀轮锥面1和刀轮锥面2结构不对称，刀轮的切割轨迹会发生偏离，使得切割质量下降。
刀轮锥面1、刀轮锥面2与两刀轮锥面的相交线组成圆周刃口3，其中圆周刃口3上分布有凹槽4，其中凹槽4的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，凹底7为弧形结构。如图6所示，A1、A2为对称直臂，二者构成呈V形结构的凹壁，B为圆弧构成的弧形结构的凹底。
优选的，凹槽4的凹壁为由V型齿的开口部分代替对称直臂构成V形结构，凹槽4的凹底7为由U型齿的圆弧底部构成弧形结构；其中V型齿的开口部分为上下两端均具有开口的V型齿的部分结构，并且V型齿的开口部分通过横向距离较小的开口端与U型齿的圆弧底部相切，并且定义此种凹槽4为小U型齿。
小U型齿是V型齿与U型齿的结合，即将V型齿的开口部分与U型齿的圆弧底部结合，其中V型齿的开口部分为上下两端均具有开口的V型齿的部分结构，并且V型齿的开口部分通过横向距离较小的开口端与U型齿的圆弧底部相切。由于V型齿的角度范围是70～90°，小U型齿沿袭了此特点，使得图7中小U型齿的凹槽角度θ的范围是125～135°，当刀轮切入玻璃后对玻璃的侧向应力小，即对玻璃的横向破坏小，切割后的玻璃抗压强度值要大，相对于V型齿，由于底部是圆弧过渡，不起粉，不容易卡屑所以排屑效果好，同时保持了对玻璃的较强渗透力。
刀轮锥面1和刀轮锥面2的夹角θ1为刃口角度，其中刃口角度θ1为100～160°；刀轮锥面1和刀轮锥面2的相交线与凹槽4的沟槽卷曲面的夹角为凹槽4的凹槽角度θ，凹槽角度θ为125～135°。
中心孔8为梯形结构，其中中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构或者斜角梯形结构；其中直角梯形结构宽度h为0.1～0.15mm，直角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm；斜角梯形结构宽度为h为0.1～0.15mm，斜角梯形结构角度θ2为45～50°，内孔直径d为0.8～1.4mm，斜角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，并且斜角梯形的孔径是由内到外逐渐增大的。
刀轮中心孔8设计为梯形结构直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，能够有效降低刀轮内孔与刀轮与刀轴之间的卡屑问题。
如图6-8所示的本发明的一种切割玻璃材料的双刃口刀轮，在切割过程中不易起粉，不易卡屑，尤其适用于切割质量要求高的玻璃，包括两侧的盘面5、6及中心孔8，两侧盘面的外圆向外延伸为刀轮锥面1和刀轮锥面2，其中刀轮锥面1和刀轮锥面2是对称的；所述的刀轮锥面1和刀轮锥面2的外圆向外延伸为刀轮锥面9和刀轮锥面10，其中刀轮锥面9和刀轮锥面10是对称的；刀轮锥面1与刀轮锥面9，刀轮锥面2与刀轮锥面10的相交线分别形成一次切割刃口；刀轮锥面9、刀轮锥面10与两刀轮锥面的相交线组成圆周刃口3，所述圆周刃口3的有效切割部分为二次切割刃口，圆周刃口3的直径为刀轮外径。圆周刃口3上分布有凹槽4，其中凹槽4的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，凹底为弧形结构。如图6所示，A1、A2为对称直臂，二者构成呈V形结构的凹壁，B为圆弧构成为弧形结构的凹底7。
优选的，凹槽4的凹壁为由V型齿的开口部分代替对称直臂构成V形结构，凹槽4的凹底7为由U型齿的圆弧底部构成弧形结构；其中V型齿的开口部分为上下两端均具有开口的V型齿的部分结构，并且V型齿的开口部分通过横向距离较小的开口端与U型齿的圆弧底部相切，并且定义此种凹槽4为小U型齿。
小U型齿是V型齿与U型齿的结合，即将V型齿的开口部分与U型齿的圆弧底部结合，其中V型齿的开口部分为上下两端均具有开口的V型齿的部分结构，并且V型齿的开口部分通过横向距离较小的开口端与U型齿的圆弧底部相切。由于V型齿的角度范围是70～90°，小U型齿沿袭了此特点，使得图7中小U型齿的凹槽角度θ的范围是125～135°，当刀轮切入玻璃后对玻璃的侧向应力小，即对玻璃的横向破坏小，切割后的玻璃抗压强度值要大，相对于V型齿，由于底部是圆弧过渡，不起粉，不容易卡屑所以排屑效果好，同时保持了对玻璃的较强渗透力。
刀轮锥面9和刀轮锥面10的夹角θ1为刃口角度，其中刃口角度θ1为100～160°；刀轮锥面9和刀轮锥面10的相交线与凹槽的沟槽卷曲面的夹角为小U齿的凹槽角度θ，凹槽角度θ为125～135°。
中心孔8为梯形结构，其中中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构或者斜角梯形结构；其中直角梯形结构宽度h为0.1～0.15mm，直角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm；斜角梯形结构宽度为h为0.1～0.15mm，梯形结构角度θ2为45～50°，内孔直径d为0.8～1.4mm，斜角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，并且斜角梯形的孔径是由内到外逐渐增大的。
本发明的一种切割玻璃材料的刀轮的厚度T为0.65～1.0mm，刀轮的外径D为2.0～4.0mm。
根据圆周刃口上凹槽4的结构特征以及中心孔8的梯形结构特征，进一步通过以下实施例对本发明所述的切割玻璃材料的刀轮进行说明。
实施例1
结合图4，图6～7，详细说明本实施例提供的一种切割玻璃材料的刀轮。一种切割玻璃材料的刀轮的圆周刃口3上分布有凹槽4，其中凹槽4为小U型齿，小U型齿齿深为5μm，数量为200个，小U型齿底部的弧形的半径R为0.2μm；中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构，其中直角梯形结构的宽度h为0.1mm，直角梯形结构直径d1为1.0mm，内孔直径d为0.8mm；刀轮锥面1和刀轮锥面2的夹角θ1为刃口角度，其中θ1为100°；刀轮锥面1和刀轮锥面2的相交线与小U型齿的沟槽卷曲面的夹角为小U型齿的凹槽角度θ，凹槽角度θ为125°，刀轮的厚度T为0.65mm，刀轮的外径D为3.0mm。
直角梯形结构直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，可以有效降低刀轮内孔与刀轮与刀轴之间的卡屑问题，随着接触面积减少，刀轮的摆动幅度增大，摆动幅度增大22％～30％，此时，刀轮与刀架内壁之间的摩擦几率增加，但不会影响使用，如果超出此范围，刀轮容易出现卡死现象，影响正常使用。
图7中小U型齿底部的圆弧的半径R的尺寸范围是0.2～0.5μm，在此范围内，刀轮在切割过程中，刀轮槽的排屑效果显著，不易起粉，当大于此范围时，使得刀轮齿槽角度增大并超过设计范围(沟槽卷曲面与刀轮两锥面的相交线与外圆刃口的夹角)，当刀轮切入一定深度时会增加对玻璃的横向破坏作用，使得排屑的效果失去意义。
实施例2
结合图5～7，详细说明本实施例提供的一种切割玻璃材料的刀轮。本实施例提供的一种切割玻璃材料的刀轮，圆周刃口3上分布有凹槽4，凹槽4槽深为3μm，数量为400个，凹槽4的凹底的弧形的半径R为0.4μm；中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为斜角梯形结构，其中斜角梯形结构宽度为h为0.1mm，斜角梯形结构角度θ2为45°，内孔直径d为0.8mm，并且斜角梯形结构的孔径是由内到外逐渐增大，斜角梯形结构直径d1为1.0mm；刀轮锥面1和刀轮锥面2的夹角θ1为刃口角度，其中θ1为120°；刀轮锥面1和刀轮锥面2的相交线与凹槽4的沟槽卷曲面的夹角为凹槽4的凹槽角度θ，凹槽角度θ为135°，刀轮的厚度T为0.65mm，刀轮的外径D为2.0mm。
斜角梯形结构直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，可以有效降低刀轮内孔与刀轮与刀轴之间的卡屑问题，随着接触面积减少，刀轮的摆动幅度增大，摆动幅度增大22％～30％，此时，刀轮与刀架内壁之间的摩擦几率增加，但不会影响使用，如果超出此范围，刀轮容易出现卡死现象，影响正常使用。
图中7中凹槽4的凹底的弧形的半径R的尺寸范围是0.2～0.5μm，在此范围内，刀轮在切割过程中，刀轮槽的排屑效果显著，不易起粉，当大于此范围时，使得刀轮齿槽角度增大并超过设计范围(沟槽卷曲面与刀轮两锥面的相交线与外圆刃口的夹角)，当刀轮切入一定深度时会增加对玻璃的横向破坏作用，使得排屑的效果失去意义。
实施例3
结合图6～8，详细说明本实施例提供的一种切割玻璃材料的刀轮。如图8所示，本实施例提供的一种切割玻璃材料的刀轮是双刃口刀轮，圆周刃口3上分布有凹槽4，其中凹槽4为小U型齿，小U型齿齿深为1μm，数量为600个，小U型齿底部的圆弧的半径R为0.2μm；中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构，其中直角梯形结构的宽度h为0.15mm，直角梯形结构直径d1为1.1mm，内孔直径d为0.9mm；刀轮锥面9和刀轮锥面10的夹角θ1为刃口角度，其中刃口角度θ1为130°；刀轮锥面9和刀轮锥面10的相交线与小U型齿的沟槽卷曲面的夹角为小U型齿的凹槽角度θ，凹槽角度θ为130°，刀轮的厚度T为0.75mm，刀轮的外径D为3.0mm。
此外，本实施例的双刃口刀轮的中心孔8的梯形结构沿中心孔轴线的切面可以设计为斜角梯形结构，其中斜角梯形结构宽度为h为0.15mm，斜角梯形结构角度θ2为50°，内孔直径d为1.4mm，并且斜角梯形结构的孔径是由内到外逐渐增大，斜角梯形结构直径d1为1.8mm，刀轮的厚度T为1.0mm，刀轮的外径D为4.0mm。
梯形结构直接减少刀轮内孔与刀轴的接触面积，接触面积减少为原结构的30％～50％，可以有效降低刀轮内孔与刀轮与刀轴之间的卡屑问题，随着接触面积减少，刀轮的摆动幅度增大，摆动幅度增大22％～30％，此时，刀轮与刀架内壁之间的摩擦几率增加，但不会影响使用，如果超出此范围，刀轮容易出现卡死现象，影响正常使用。
图7中小U型齿底部的圆弧的半径R的尺寸范围是0.2～0.5μm，在此范围内，刀轮在切割过程中，刀轮槽的排屑效果显著，不易起粉，当大于此范围时，使得刀轮齿槽角度增大并超过设计范围(沟槽卷曲面与刀轮两锥面的相交线与外圆刃口的夹角)，当刀轮切入一定深度时会增加对玻璃的横向破坏作用，使得排屑的效果失去意义。
在上述实施例1-2中所述的刀轮锥面1和刀轮锥面2的夹角θ1为刃口角度，还可以选择θ1为160°或者140°。
对于切割玻璃材料的刀轮，在其直径一定的情况下，齿数的多少会影响到齿宽的大小，齿数多，对于被切割物的切割渗透效果越好。本上述实施例中，实施例1-3中凹槽4的齿数和齿深还可以分别优选为30个和5μm或者3个和4μm。
Claims (10)
1.一种切割玻璃材料的刀轮，包括两侧的盘面(5、6)及中心孔(8)，两侧的盘面的外圆向外延伸并且相交形成圆周刃口(3)，其特征在于，所述的圆周刃口(3)上分布有凹槽(4)，所述凹槽(4)的凹壁为由对称直臂构成的V形结构，所述凹槽(4)的凹底(7)为弧形结构，所述中心孔(8)为梯形结构。
2.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述凹槽(4)的槽深为1～5μm，数量为3～600个。
3.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述凹槽(4)的凹底(7)的弧形的半径R为0.2～0.5μm。
4.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述中心孔(8)的梯形结构沿中心孔轴线的切面为直角梯形结构。
5.根据权利要求4所述的刀轮，其特征在于，所述直角梯形结构宽度h为0.1～0.15mm，直角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm。
6.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述中心孔(8)的梯形结构沿中心孔轴线的切面为斜角梯形结构。
7.根据权利要求6所述的刀轮，其特征在于，所述的斜角梯形结构宽度为h为0.1～0.15mm，斜角梯形结构角度θ2为45～50°，斜角梯形结构直径d1为1.0～1.8mm，内孔直径d为0.8～1.4mm。
8.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述两侧的盘面(5、6)的外圆向外延伸并且相交，相交的夹角θ1为刃口角度，所述刃口角度θ1为100～160°。
9.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述两侧的盘面(5、6)的外圆向外延伸并且相交，相交线与凹槽(4)卷曲面的夹角为凹槽角度θ，所述凹槽角度θ为125～135°。
10.根据权利要求1所述的刀轮，其特征在于，所述刀轮的厚度T为0.65～1.0mm，所述刀轮的外径D为2.0～4.0mm。
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